Phân bón hóa học

NHÓM 8 XIN CHÀO THẦY VÀTẤT CẢ CÁC BẠN
PHÂN BÓN SUPER PHOSPHATE
ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN
GIỚI THIỆU VỀ PHÂN BÓN
Quá trình phát triển của ngành phân bón:
Từ xưa loài người đã biết sử dụng phân chuồng, phân bắc, phân dơi (lấy ở hang núi). Nông nghiệp phát triển, nguồn phân hữu cơ không đủ đáp ứng.
Phân hóa học được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi, quy mô sản xuất ngày càng lớn, trong đó có phân Supe photphat đơn.
GIỚI THIỆU VỀ PHÂN BÓN
Khoảng 200 năm trước công nguyên, con người đã biết dùng phân để bón cho cây trồng.
Năm 1550, lần đầu tiên con người đã giải thích sở dĩ phân bón có tác dụng làm cây trồng xanh tốt và phát triển là do các muối khoáng dễ tan mà cây cần thiết.
Năm 1669, ở Đức đã phát hiện nguyên tố Photpho khi đốt, tác dụng với nước cho axít H3PO4, nhờ đó mà việc nghiên cứu sản xuất Supe photphat bắt đầu.
GIỚI THIỆU VỀ PHÂN BÓN
- Năm 1856, ở Nga và ở Anh đã dùng quặng photphat bón ruộng trực tiếp.
- Ngày nay, Supe photphat đã trở thành ngành công nghiệp chủ yếu sản xuất phân bón quan trọng, được sản xuất khắp nơi trên thế giới bằng phương pháp sản xuất hiện đại.



GIỚI THIỆU VỀ PHÂN BÓN
Từ 1954 ở miền Bắc có xây dựng các nhà máy sản xuất phân lân như: Supe photphat Lâm Thao, phân lên nung chảy Văn Điển, phốt phát Vĩnh Thịnh, phân lân Ninh Bình...
Ở miền Nam, có các nhà máy sản xuất phân lân như: phân bón Cửu Long, phân bón Bình Điền, supe Long Thành
KHÁI NIỆM
Phân bón là gì?
Phân bón là những chất hay hợp chất cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng hoặc bổ sung độ mầu mỡ cho đất. Chúng là phương tiện tốt nhất để tăng sản lượng và cải thiện chất lượng của lương thực, thực phẩm.
CÁC LOẠI PHÂN BÓN
Qui trình sản xuất supe phốt phát đơn
Khoáng vật phosphate:
Nhóm khoáng vật photphat là một nhóm lớn và gồm nhiều nhóm nhỏ, tuy nhiên, chỉ có một vài loại là tương đối phổ biến.
Khoáng vật photphat là các khoáng vật có chứa gốc photphat (PO43 -) cùng với arsenat (AsO43 -) và vanadat (VO43 -). Các anion Clo (Cl-), flo (F-), và hydroxit (OH-) cũng nằm trong cấu trúc tinh thể.

Qui trình sản xuất supe phốt phát đơn
Khoáng vật phosphate bao gồm:
Clorapatit Ca5(PO4)3Cl
Pyromorphit Pb5(PO4)3Cl
Vanadinit Pb5(VO4)3Cl
triphylit Li(Fe,Mn)PO4
Monazit (Ce,La,Y,Th)PO4
apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)
Hydroxylapatit Ca5(PO4)3OH
Fluorapatit Ca5(PO4)3F
Erythrit Co3(AsO4)2·8H2O
Amblygonit LiAlPO4F
Lazulit (Mg,Fe)Al2(PO4)2(OH)2
Wavellit Al3(PO4)2(OH)3·5H2O
Turquois CuAl6(PO4)4(OH)8·5H2O
Autunit Ca(UO2)2(PO4)2·10-12H2O
Carnotit K2(UO2)2(VO4)2·3H2O
Phosphophyllit Zn2(Fe,Mn)(PO4)2•4H2O
Struvit (NH4)MgPO4·6H2O
Qui trình sản xuất supe phốt phát đơn
Yêu cầu quặng apatit:
Thành phần của quặng đưa vào sản xuất supe phải đảm bảo yêu cầu: tạp chất thấp, hàm lượng P2O5 cao.
Cỡ hạt của quặng đảm bảo đạt lọt sàng 0.15 mm hoặc nhỏ hơn.
Độ ẩm không quá cao < 15

MỘT VÀI HÌNH ẢNH VỀ QUẶNG APATIT
Qui trình sản xuất supe phốt phát đơn
Yêu cầu tiêu chuẩn đối với acid sunfuric:
Nồng độ phải thích hợp, thường từ 58 đến 68% tùy theo nhiệt độ môi trường.
Lượng axít sunfuric thực tế cần đưa vào phẩn ứng cao hơn lý thuyết khoảng 5 – 10 %.
Nhiệt độ ban đầu của axít khoảng 55 – 60o C, tùy theo nhiệt độ môi trường.
Acid sunfuric
Qui trình sản xuất supe phốt phát đơn
1),lò đốt than
(2),( 6),(21),(33) quạt gió
(3), động cơ
(4)hộp tháo apatit đã sấy
(5),(8),(9),(19),(25) băng tải quặng sấy
(7), máy nghiền bi
(10), cần cẩu
(11) bun ke chứa quặng
(12) thùng sấy
(13)lọc bụi
(14) phân li hạt
(15),(18),(30)xyclo thu hồi bụi
(16) phễu cấp quặng
(17) bộ phân ly hạt
(20) tổ hợp lọc bụi
(22) thùng nguyên liệu
(23),(24) thùng chứa acid, nước
(25) thùng trộn
(26) thùng hóa thành
(28) bể chứa acid
(29) bể hấp thụ flo
(31) ống khói
(32) bơm huyền phù
Thuyết minh qui trình
Quặng apatit từ mỏ đưa về nhà máy qua phân loại sơ bộ được băng tải (8,9) đưa lên thùng chứa (11) hoặc qua cầu trục (10) đưa vào thúng chứa (11). Từ đây quặng đổ váo máy sấy (12)đốt nóng bằng khói lò than (1). Quặng sấy đưa qua máy nghiền (7) bằng hệ thống băng tải. quặng nghiền đưa qua bộ phân ly các hạt đạt yêu cấu đưa về kho chứa (22) cung cấp cho thùng trộn (25). Tại thùng trộn, bột apatit trộn với acid sunfuric có nồng độ 60 - 67% tứ các thừng chứa(23) phối hợp với thùng chứa nước (24) dể điều chỉnh nồng độ acid theo yêu cầu về mùa hè hay mùa đông. Hỗn hợp apatit và acid ra khỏi thùng trộn đưa vào thùng hóa thành (27) để tiếp tục phản ứng tạo thành khối supe phốt phát tơi xốp nhờ bộ phận dao cắt ra khỏi phòng hóa thành qua ông trung tâm. Supe tươi ra khỏi phòng hóa thành đưa vào kho ủ và đánh tơi (30) tạo khối supe xốp và tiến hành trung hòa ở kho ủ đến P2O5 đạt yêu cầu thì xuất xưởng. Khí thoát ra ở thùng trộn và thùng hóa thành được tập trung đưa vào hệ thống hấp thụ khí flo (29) nhờ quạt hút (34) để phòng không sau khi hấp thụ flo đạt yêu cầu. dung dịch sau khi hấp thụ khí flo là acid flosilisic được chuyển về dạng Na2SiF6 nhờ đưa NaCl vào hệ thống xử lý khí flo.
Một số qui trình sản xuất super phosphate thực tế
Quặng Phốt phát như là một phân bón
Quặng phốt phát rắn được coi như là một loại phân bón ở đa số các quốc gia và không được tiêu thụ rộng rãi ở phần lớn các nước. Tuy nhiên, FAO đã gián tiếp tiêu thụ quặng phốt phát rắn riêng lẽ; vào năm 1976 thì sự tiêu thụ gián tiếp này tương đương với 1.2 tr tấn P2O5 khoảng 5% mức tiêu thụ phân bón phosphat.
Thực tế tiêu thụ của quặng phosphat để ứng dụng trực tiếp là cao hơn đáng kể so với báo cáo tiêu thụ , tại một số nước, bao gồm việc sử dụng phân bón.
Sự khác biệt đáng kể của việc tồn tại phụ thuộc vào các ưu điểm của quặng phosphat trong đất .Tại một số nước, ngành công nghiệp phân bón photphat nhân thấy được lợi ích của quặng photphat và đã kêu gọi các cơ quan chính phủ đã phát huy sử dụng nó một cách có ích
Quặng Phốt phát như là một phân bón
Các mục đích chính của chính sách thứ hai là phải biết sử dụng triệt để nguồn quăng phosphate đưa vào sử dụng. Điều này đóng một vai trò quan trọng ở các nước có trữ lượng lớn của đá phosphat, nhưng với nguồn tài chính không đủ để đầu tư vào sản xuất công nghiệp của axit photphoric, TSP và amoni phosphate. Một số trong những yếu tố góp phần vào sự khó khăn trong việc thực hiện một đánh giá khách quan những thành công của ứng dụng trực tiếp của quặng phosphat là:
Quặng Phốt phát như là một phân bón
Quặng Phosphate khác nhau trong phản ứng của nó vì thế giá trị của nó cũng khác nhau.
Quặng phosphate còn phụ thuộc vào loại đất trong một phạm vi nhất định, tùy thuộc vào loại cây trồng và các yếu tố khí hậu.
Phản ứng phụ thuộc vào thời gian, phương pháp ứng dụng, và kích cỡ hạt.
Giá trị dư hoặc giá trị tích luỹ của ứng dụng lặp đi lặp lại rất quan trọng với phân bón phosphat, nhưng điều này là không dễ đánh giá. Quặng Phosphat thường có hiệu ứng lâu dài thuận lợi hơn.
Nguồn kinh tế của các nghiên cứu dài hạn sử dụng trên cây trồng còn thiếu
Quặng Phốt phát như là một phân bón
6. Các lợi thế chính của quặng phosphat là chi phí thấp. Ngoài ra còn có các lợi thế khác là:
Đầu tư rất thấp trong chế biến.
Tiêu tốn ít năng lượng
Có rất ít hoặc không có thiệt hại trong chế biến.
Sự chậm trễ tham gia vào việc xây dựng nhà máy chế biến hóa chất có thể tránh được.
Quy mô sản xuất tương đối không quan trọng.
Quặng Phosphat có giá trị bón vôi trên đất acid

Vài hình ảnh về quặng phosphate như là một phân bón
Xỉ nguyên chất
Xỉ nguyên chất, còn gọi là xỉ Thomas, là một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp thép. Sắt làm từ quặng phốt phát được chuyển đổi thành thép bởi quá trình oxy hóa có liên hệ với một cơ sở (CaO) xỉ. Phạm vi thông thường của P2O5 trong xỉ được sử dụng cho kết tinh phosphat là 10% -20%. một số loại quặng phosphate là cố tình thêm vào để tính phí lò, tăng lượng sắt phốtphat và do đó làm tăng lượng P2O5
Xỉ nguyên chất
Xỉ nguyên chất
Phân bón phốt phát từ xỉ lò cũng có thể chứa P2O5 lên đến 10% - 12%, và nó được sử dụng trong nông nghiệp ở một số quốc gia, cả hai đều để cung cấp vôi và phốt pho.
Kể từ đó các quặng sắt chứa nhiều phospho xuất hiện tại tây Âu, hầu hết các phân bón phốt phát được sản xuất và việc sử dụng được quy định trong bảng sau:
Xỉ nguyên chất
Bảng Thành phần của xỉ cơ bản
Thành phần % khối lượng
P2O5 15 - 20
Al2O3 0.5 - 2.5
CaO 42 - 50
Fe2O3 9 - 13
SiO2 4 - 6
MnO 3 - 6
MgO 2 - 4
Kali phosphat
Kali phốt phát là phân bón tốt nhất, và phân tích của chúng rất cao là một lợi thế mà đã kích thích rất nhiều nghiên cứu trong một nỗ lực để tìm ra một quy trình sản xuất kinh tế nhất. Tuy nhiên, không có qui trình đã được phát triển mà đủ hiệu quả kinh tế để sản xuất phổ biến rộng rãi, do vậy, việc sử dụng hiện nay được giới hạn cho mục đích đặc biệt nhưng chi phí sản xuất có thể được chứng minh.
Kali phosphat
Hiện nay, hầu hết phốt phát kali được sử dụng trong phân bón được sản xuất từ hydroxit kali hay cacbonat và axit photphoric và được sử dụng trong chất lỏng để bón lá hoặc sử dụng cho các mục đích đặc biệt khác.
Một số muối khác của phốt phát kali được quy định trong bảng:
Kali phosphat
Bảng: Thành phần của xỉ cơ bản.
Hỗn hợp công thức loại
Monopotassium phosphate KH2PO4 0-52-35
Dipotassium phosphate K2HPO4 0-40-54
Tetra potassium pyrophosphate K4P2O7 0-43-57
Potassium metaphosphate KPO3 0-60-40

Ngoài ra, dung dịch polyphosphat kali loại 0-26-27 đã được sản xuất từ axít superphosphoric và hydroxit kali; nó chứa một hỗn hợp của ortho, Pyro, và polyphosphates cao hơn.

Kali phosphat
TVA, SAI, và các loại khác đã tạo ra metaphosphate kali trong các thí nghiệm do phản ứng của KCl và axit photphoric xảy ra nhiệt độ cao . Các vật liệu tinh khiết, KPO3 là loại khoảng 0-60-40 và theo đó, 100% chất dinh dưỡng (trên ôxít cơ bản).
Trong một quá trình cùng phát triển bởi Goulding (Ireland) và Pennzoil (Mỹ), kali clorua được xử lí với axit sulfuric đặc để sản xuất kali Bisulfat:
KCl + KHSO4 . HCl + H2SO4
. Sau khi loại bỏ HCl ở dạng khí khô, kali Bisulfat được phản ứng với lượng dư axit sulfuric và đá phosphate để sản xuất một hỗn hợp của monokali phosphat và axit photphoric. Sau này có thể được sục qua khí amoniac để có được phân NPK, như là 8-48-16,hoặc monokali phosphate có thể được tách ra từ axit phosphoric do kết tủa trong dung dịch methanol
Canxi magiê phosphat nóng chảy
Trong một quá trình phát triển TVA, một phần hỗn hợp đá phosphat và olivin hoặc khoáng chất (magiê silicat) bị nung chảy trong một lò điện. Các sản phẩm nóng chảy được làm nguội bằng nước và được sử dụng làm phân bón. Các sản phẩm, tinh thể magiê canxi phosphat (CMP) , chứa khoảng 20% P205.và 15% MgO. Trên 90% sản phẩm được hòa tan trong axit citric.
CMP được sản xuất tại một số nhà máy tại Nhật Bản, nơi mà sản xuất hằng năm vào khoảng 500,000 tấn. Nó cũng được sản xuất tại Hàn Quốc, Hồng Công, Trung Quốc, Brazil và Nam Phi. Cả lò điện hay lò đốt nhiên liệu được sử dụng
Canxi magiê phosphat nóng chảy
Các thành phần lý thuyết của magiê có chứa trong các khoáng chất có thể được sử dụng để sản xuất CMP là:
Olivin (Mg,Fe)2SiO4
Serpentine Mg3H4Si2O9
Garnierite (Mg, Ni)H2SiO4
Magnesite MgCO3
Canxi magiê phosphat nóng chảy
Các khoáng chất thay đổi trong thành phần, sắt, Niken và đôi khi có thể là mangan thay thế cho magiê. Một mẩu thử khoáng chất ở Nhật chứa 38% MgO, 38% SiO2, 8% Fe2O3, và 14% chất dể cháy. Magiê oxit thu được bằng cách nung magnesite hoặc chiết ra nó từ nước biển, có thể được sử dụng trong quá trình này; trong trường hợp này, silic đioxit cần phải thêm vào với số lượng nhỏ để kết quả có khoảng 20% - 30% SiO2 trong sản phẩm.
Phosphate Rhenania
Phosphate Rhenania là một loại phân. Nó được sản xuất được thực hiện bởi nung chảy một hỗn hợp của đá phosphat, natri carbonat và silic đioxit trong một lò quay ở 12500 C.Một lượng vừa đủ natri cabonat solium được sử dụng để tạo thành các hợp chất CaNaPO4 và silic đioxit và một lượng vừa đủ silic đioxit để tạo thành Ca2SiO4 với lượng dư canxi.
Điển hình việc cho dư một phần của natri carbonat trong ba phần của đá phosphat và vừa đủ silic đioxit để tăng lượng SiO2 của sản phẩm đến khoảng 10%. Sản phẩm chứa 28% -30% P205, cái mà gần như tất cả hòa tan trong môi trường trung tính hoặc kiềm citrat amoni mặc dù nhiều flo vẫn còn trong sản phẩm. Nó được bón cho đất ở dạng bột hoặc kết tinh thành hạt nhỏ với lớp muối.
Phosphate Rhenania
Một số sản phẩm tương tự là Roechling phosphat. Mặc dù, các khoáng chất tự nhiên, trona (natri sesquicarbonate) hoặc natron (natri cacbonat), có thể được sử dụng. Người ta thấy rằng một lớp sản phẩm tương tự có thể được sản xuất bằng cách tổng hợp kali cacbonat với đá phosphat và silic đioxit để sản xuất ra một loại sản phẩm của 0-25-25. Hợp chất phosphat trong sản phẩm này CaKPO4.
Phosphate Rhenania
Phản ứng tổng thể để sản xuất phosphat Rhenania được giả định là:
Ca10F2(PO4)6 + 4Na2CO3 + 2SiO2  6CaNaPO4 + 2Ca4SiO4 + 2NaF + 4CO2
Bất kỳ loại đá phosphat cũng có thể được sử dụng, nhưng kể từ lớp sản phẩm được xác định bằng loại đá, một loại cao cấp được ưa thích.
Con số tiêu thụ dự kiến sử dụng apatit phun trào được quy định trong bảng sau:
Phosphate Rhenania
Những yêu cầu cho quá trình sản xuất phân phosphat Rhenania loại 0-29-0
Nguyên liệu chưa nung /đa năng Đơn vị Số lượng
Đá phosphat (38.7%) kg 749
Soda xỉ lò (100% CaCO3) kg 289
Cát (97% SiO2) kg 77
Nguồn điện kWh 10
Hơi nước kg 10
Nhiên liêu GJ 2.4
Phosphate Rhenania
Sản phẩm đã được nói là có hiệu quả đáng kể hơn superphosphate trên nhiều loại đất axit nhiệt đới ở Costa Rica, Liberia, Congo, Zaire, Ghana và Malawi có lẽ do tính kiềm và tính kháng của nó được cố định bởi đất. Trong một số loại cây trồng hoặc các loại đất natri hay đất cát có thể có lợi.
Canxi metaphosphate
Một vài năm qua TVA sản xuất metaphosphate canxi, Ca(PO4)2.Quá trình bao gồm đốt cháy nguyên tố phốt pho phản ứng với hơi P2O5 trong đá phosphat. Sản phẩm đã được đưa ra khỏi lò nung và đóng rắn trong ống nước lạnh bằng thép. Kết quả một lớp kết tinh làm lạnh bằng nước hơn nữa và nghiền để thông qua một sàng 10-lưới (khoảng 1,6 mm).
Sự phát triển của một quá trình để sản xuất canxi metaphosphate liên quan đến ba kế hoạch thử nghiệm và một số lượng đáng kể các công việc trong phòng và trên bàn thí nghiệm . Kế hoạch thứ ba đã được thành công về mặt kỹ thuật và hoạt động khoảng 16 năm, bắt đầu từ 1949.
Canxi metaphosphate
Gần 1 triệu tấn được sản xuất, bao gồm cả tỉ lệ tương đối nhỏ từ các kế hoạch thứ nhất và thứ hai. Quá trình sản xuất kinh tế cạnh tranh với TSP khi cả hai sản phẩm được dựa trên nguyên tố photpho trong lò điện

Canxi metaphosphate
Những bất lợi chính của quá trình này là sự phụ thuộc đối với nguyên tố phốt pho, làm cho nó trở thành quá đắt cho việc sử dụng phân bón trong môi trường hợp. Cũng như hiệu quả nông nghiệp của nó phụ thuộc vào tỷ lệ thủy phân trong đất, nó ảnh hưởng chậm cho cây trồng ngắn ngày.
Tinh thể canxi metaphosphate cũng có thể được sản xuất bằng cách nung chảy TSP; cấu trúc của tinh thể, cái mà không hòa tan trong citrate, được hình thành ở nhiệt độ thấp hơn
Đicanxi phosphat
Đicanxi phosphate là một dạng phổ biến của phân bón nitrophosphate và superphosphate. Tuy sản xuất tương đối nhỏ nhưng sản xuất đáng kể chủ yếu ở châu Âu, là dựa trên việc sử dụng sản phẩm phụ của quá trình sản xuất axit HCl. Quá trinh nay bao gồm sự hòa tan đá phosphat vào axit clohiđric và sau đó kết tủa dicalcium phosphat bằng cách thêm từ từ đá vôi và vôi tôi. Sản phẩm được thu hồi và lọc rửa, canxi clorua còn lại có thể được sử dụng hoặc bỏ đi.
Đicanxi phosphat
Có phương pháp khác nhau để sản xuất dicalcium phosphat được biết đến, nhưng không ai sử dụng sản xuất phân bón vì yếu tố kinh tế. Trực tiếp trung hòa của axit photphoric tinh khiết với vôi hoặc đá vôi được sử dụng để sản xuất dicanxi phosphat
Một vài hình ảnh về
Dicalcium phosphate
Magie phosphat
Monomagne phosphate, dimagne phosphate, và trimagne phosphat được biết là phân bón có hiệu quả, nhưng không có nguyên liệu sử dụng để sản xuất phân bón này. Không nghi ngờ tỷ lệ phần trăm nhỏ của các hợp chất này được hình thành trong chế biến đá photphat có chứa magiê
Hình ảnh magnesium phosphate
CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN
THE END